摘要
随着科技日新月异的变化，低能耗、高变形的柔性应变传感器引起了众多研究者的浓厚兴趣。其中，电阻式柔性应变传感器因为其结构简单，测量范围广，易于小型化和集成化等优点，成为了柔性应变传感器的研究热点。制备电阻式柔性应变传感器的工艺多种多样。研究发现，导电层的图案化能够调控电阻式柔性应变传感器的性能。近年来，新兴的3D打印技术可以在常温下快速简单地实现导电层图案化的定制。 本文依据导电材料和高形变弹性体的各自优势，将具有无毒的、高导电率以及成本低廉的导电材料多壁碳纳米管(MWCNTs)与具有高应变、易于导电材料生长且生物相容性好的硅橡胶(Ecoflex)结合，通过3D打印技术，打印出性能好和图案化的柔性应变传感器。传感器不仅具有较高应变性能，也具备良好的导电性能。在可穿戴智能设备、软体机器人和复杂的工业生产生活等领域具有广阔的发展和应用前景。本文的主要研究内容和结论总结如下: 1、采用3D打印，将MWCNTs打印到Ecoflex表面形成导电网络，封装电极得到MWCNTs/Ecoflex应变传感器。研究了打印参数对器件图案的影响，得到了优化条件。3D打印制备的直线型传感器具较有高的应变响应，且响应和应变线性度较好。在循环拉伸释放下呈现优异的稳定性。 五条直线型MWCNTs/Ecoflex柔性应变传感器贴附在五根手指的关节处，与信号调理电路、STM32单片机、显示模块组成了人机交互系统外部硬件，实现了简单的手势识别功能。 将VO2颗粒掺入到MWCNTs中合成VO2@MWCNTs/Ecoflex应变传感器，响应相对于未混合VO2颗粒的传感器有所提高。由于VO2在63.8℃附近的相变，导致电阻急剧降低，结合单片机系统，简单实现了温度的提醒。 2、将直线型MWCNTs/Ecoflex编织成2×2和3×3的网格柔性传感器，它能实现带有位置识别功能的应变传感。再由柔性网格传感器、信号调理电路、STM32单片机、显示模块组成系统。实现了位置识别的可视化。
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